KR20160117589A - 다결정 실리콘의 제조 방법 - Google Patents

다결정 실리콘의 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20160117589A
KR20160117589A KR1020167024386A KR20167024386A KR20160117589A KR 20160117589 A KR20160117589 A KR 20160117589A KR 1020167024386 A KR1020167024386 A KR 1020167024386A KR 20167024386 A KR20167024386 A KR 20167024386A KR 20160117589 A KR20160117589 A KR 20160117589A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
support
reactor
silicon
gas
oxide layer
Prior art date
Application number
KR1020167024386A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101895700B1 (ko
Inventor
하랄트 헤르틀라인
프리드리히 포프
Original Assignee
와커 헤미 아게
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 와커 헤미 아게 filed Critical 와커 헤미 아게
Publication of KR20160117589A publication Critical patent/KR20160117589A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101895700B1 publication Critical patent/KR101895700B1/ko

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B33/00—Silicon; Compounds thereof
    • C01B33/02—Silicon
    • C01B33/021—Preparation
    • C01B33/027—Preparation by decomposition or reduction of gaseous or vaporised silicon compounds other than silica or silica-containing material
    • C01B33/035—Preparation by decomposition or reduction of gaseous or vaporised silicon compounds other than silica or silica-containing material by decomposition or reduction of gaseous or vaporised silicon compounds in the presence of heated filaments of silicon, carbon or a refractory metal, e.g. tantalum or tungsten, or in the presence of heated silicon rods on which the formed silicon is deposited, a silicon rod being obtained, e.g. Siemens process
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/24—Deposition of silicon only
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/4401—Means for minimising impurities, e.g. dust, moisture or residual gas, in the reaction chamber
    • C23C16/4408—Means for minimising impurities, e.g. dust, moisture or residual gas, in the reaction chamber by purging residual gases from the reaction chamber or gas lines
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2002/00—Crystal-structural characteristics
    • C01P2002/90—Other crystal-structural characteristics not specified above
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02518—Deposited layers
    • H01L21/02521—Materials
    • H01L21/02524—Group 14 semiconducting materials
    • H01L21/02532—Silicon, silicon germanium, germanium
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02518—Deposited layers
    • H01L21/02587—Structure
    • H01L21/0259—Microstructure
    • H01L21/02595—Microstructure polycrystalline
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02612—Formation types
    • H01L21/02617—Deposition types
    • H01L21/0262—Reduction or decomposition of gaseous compounds, e.g. CVD

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Silicon Compounds (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)

Abstract

본 발명은 다결정 실리콘의 제조 방법에 관한 것이다. 수소 및 실리콘 함유 성분을 함유하는 반응 가스는 실리콘으로 이루어진 1 이상의 지지체를 포함하는 반응기 내에 도입되고, 상기 지지체가 전류의 직접 통과에 의해 가열된다. 실리콘 함유 성분이 분해되고, 다결정 실리콘이 1 이상의 지지체 상에 증착된다. 본 발명은, 실리콘으로 이루어진 1 이상의 지지체가 산화물 층을 갖고, 산화물 층이 1 이상의 지지체 상의 다결정 실리콘의 증착 개시 전에 제거되며, 1 이상의 지지체가 1100℃ ∼ 1200℃의 온도까지 가열되고, 0.1 ∼ 5 bar의 압력에서 수소를 함유하는 분위기에 노출되고, 이때 수소를 함유하는 플러싱 가스가 반응기에 도입되는 것을 특징으로 한다.

Description

다결정 실리콘의 제조 방법{METHOD FOR PRODUCING POLYCRYSTALLINE SILICON}
본 발명은 다결정 실리콘의 제조 방법에 관한 것이다.
고순도 다결정 실리콘(폴리실리콘)은 초크랄스키(CZ) 공정 또는 대역 용융(FZ) 공정에 의한 반도체용 단결정 실리콘의 제조에 있어서의 출발 물질, 그리고 광발전용 태양 전지의 제조를 위한, 다양한 인상 공정 및 주조 공정에 의한 단결정 또는 다결정 실리콘의 제조에 있어서의 출발 물질의 역할을 한다.
폴리실리콘은 일반적으로 지멘스법에 의해 제조된다. 이것은 하나 이상의 실리콘 함유 성분을 포함하는 반응 가스 및 선택적으로 수소를, 전류의 직접 통과에 의해 가열되는 지지체를 포함하는 반응기 내에 도입하는 단계를 포함하며, 여기서 실리콘은 지지체 상에 고체 형태로 증착된다.
사용되는 실리콘 함유 성분은 바람직하게는 실란(SiH4), 모노클로로실란(SiH3Cl), 디클로로실란(SiH2Cl2), 트리클로로실란(SiHCl3), 테트라클로로실란(SiCl4), 또는 언급한 물질들의 혼합물이다.
지멘스법은 일반적으로 증착 반응기("지멘스 반응기"로도 일컬어짐)에서 수행된다. 가장 흔히 이용되는 실시양태에서, 반응기는 금속 베이스 플레이트 및 베이스 플레이트 상에 배치된 냉각 가능한 벨자(bell jar)를 포함하여, 벨자 내에 반응 공간을 형성한다. 베이스 플레이트는 하나 이상의 가스 도입 오리피스, 및 반응 가스를 배출하기 위한 하나 이상의 오프가스 오리피스를 구비하며, 지지체를 반응 공간 내에 유지하는데 조력하고 지지체에 전류를 공급하는 홀더를 구비한다. EP 2 077 252 A2호에는 폴리실리콘의 제조에서 사용되는 반응기 유형의 일반적인 구조가 기술되어 있다.
각각의 지지체는 통상적으로 2개의 얇은 필라멘트 로드(filament rod), 및 일반적으로 인접 로드들을 이들의 자유 단부에서 연결하는 브릿지로 이루어진다. 필라멘트 로드는 가장 흔하게는 단결정 또는 다결정 실리콘으로부터 제조되고, 덜 일반적으로는 금속, 합금 또는 카본이 사용된다. 필라멘트 로드는 반응기 베이스에 존재하는 전극 내로 수직 삽입되며, 이를 통해 전원에 연결된다. 가열된 필라멘트 로드 및 수평 브릿지 상에 고순도 폴리실리콘이 증착되고, 그 결과, 그 직경이 시간에 따라 증가한다. 원하는 직경이 얻어지면, 실리콘 함유 성분의 공급을 중지함으로써 공정을 중단한다.
US 2013/236642 A1호에는 지멘스법에 의해 실리콘 함유 가스를 증착함으로써 로드 직경이 >100 mm인 다결정 실리콘 로드를 제조하는 방법이 개시되어 있으며, 여기서 Si 로드는 증착 공정의 말미에, 반응기 내에서의 냉각시에 수소와 접촉되고, 이때 수소 유량 및/또는 수소 압력은 이 유량 및/또는 압력에서 증착 온도를 유지하기 위해 필요한 전력이, 증착의 말미에서의 전력의 50% 이상이지만 로드 길이 1 m당 5 kW 이상이고 냉각된 Si 로드가 수직 단면에 1ㆍ10-4 cm-1 이상의 크기를 갖는 균열 및/또는 반경 방향 응력을 갖도록 선택되어야 한다.
Si 로드는 냉각 단계 동안에 적어도 800℃의 로드 온도까지 수소와 접촉될 것이다. 동시에, 반응기 내의 압력은 2 ∼ 30 bar일 것이다.
이는 다결정 실리콘 로드에 균열 및 응력을 주어, 이들이 이후의 추가 가공에서 단편으로 보다 쉽게 파쇄될 수 있다. 언급한 예들은 8개의 로드를 갖는 지멘스 반응기에서 수행되었다. 사용된 얇은 로드는 길이가 2 m인 초고순도 실리콘으로부터 제조되었으며 직경이 5 mm였다. 증착에는, 수소와 트리클로로실란의 혼합물이 사용되었다. 로드의 온도는 증착 기간 전반에 걸쳐 1000℃였다. 반응기 내의 압력은 3 bar였다. 로드가 160 mm의 직경을 얻을 때까지 증착은 지속되었다. 증착의 말미에서 필요한 전력은 로드 길이 1 m당 약 25 kW였다. 후처리를 위해서, 압력을 10 bar로 증가시키거나 주위 압력(약 1 bar)으로 조정하였다.
US 2012/100302 A1호에는 반응기에서 1 이상의 얇은 로드 상에 실리콘을 증착함으로써 다결정 실리콘 로드를 제조하는 방법이 개시되어 있으며, 여기서, 실리콘 증착 전에, 400℃ ∼ 1000℃의 얇은 로드 온도에서 할로겐화수소를 1 이상의 얇은 로드를 포함하는 반응기 내에 도입하고 UV광으로 조사하여, 할로겐 및 수소 라디칼이 발생하도록 하고, 형성된 휘발성 할로겐화물 및 수소화물을 반응기로부터 제거한다.
실리콘이 증착되는 온도까지 지지체를 가열할 수 있도록 하기 위해, 이들은 발화되어야 한다. 이를 실시하는 다수의 공지된 방법이 있으며, 예를 들어, 이른바 가열 핑거(heating finger: DE2854707 A1 참조) 또는 복사열(US 5895594 A 참조)에 의한 발화가 있다.
대안적으로는, 고전압을 지지체에 인가한다. 고전압에서는, 잠시후에, 전류가 실리콘 지지체를 통해 흐른다. 지지체는 발화된다. 전류의 흐름은 지지체의 가열을 야기하며, 이어서 이는 전류의 높은 흐름 및 저항 감소, 및 따라서 보다 많은 가열을 유도한다.
가열된 지지체 상에 실리콘이 증착되기 전에, 그 위의 산화물 층이 제거되어야 한다.
US 3328199 A호에 따르면, 이는, 반응 혼합물(할로실란과 수소)에 HCl을 첨가하고, 이것에 가열된 지지체를 노출시키는 것에 의해 다결정 실리콘을 제조하는 과정에서 실시될 수 있다. 이는 산화물 층, 또는 산화물 층 두께의 몇 배에 해당하는 층을 제거한다. 이후, HCl의 공급을 감소시키거나 중단한다. 산화물 층은 20분 이내에 제거된다. 지지체를 1150℃까지 가열한다. 가스 중에 30% HCl, 5% TCS 및 65% H2 또는 30% HCl, 2% TCS 및 68% H2가 존재한다. 가스 유량은 50 ∼ 100 ℓ/h(0.05 ∼ 0.1 m3 (STP)/h)이다.
허용된 시간 내에 자연 산화물을 완전히 제거하기 위해서 반응 혼합물에 HCl을 공급해야 하는 것은 단점이다. HCl의 첨가 없이는, 산화물 제거에 1 시간 초과가 소요된다.
이 문제가 본 발명의 목적을 유도하였다.
본 발명의 목적은, 수소 및 실리콘 함유 성분을 포함하는 반응 가스가 반응기 내에 도입되고, 반응기가 실리콘으로 이루어진 1 이상의 지지체를 포함하며, 지지체가 전류의 직접 통과에 의해 가열되고, 실리콘 함유 성분이 분해되며, 다결정 실리콘이 1 이상의 지지체 상에 증착되는 다결정 실리콘의 제조 방법으로서, 실리콘으로 이루어진 1 이상의 지지체는 산화물 층을 가지며, 산화물 층은, 1 이상의 지지체 상의 다결정 실리콘의 증착 개시 전에, 1 이상의 지지체를 1100℃ ∼ 1200℃의 온도까지 가열하고 지지체를 0.1 ∼ 5 barg의 시스템 압력에서 수소를 포함하는 분위기에 노출시키며, 수소를 포함하는 퍼지 가스를 반응기에 공급함으로써 제거되는 것인 제조 방법에 의해 달성된다.
바람직한 실시양태는 청구범위의 종속항들로부터 추론할 수 있다.
바람직하게는, 시스템 압력은 0.1 ∼ 1 barg이다.
바람직하게는, 반응기 부피를 기준으로 한 퍼지 가스 유량은 반응기 부피 m3당 10 ∼ 25 m3 (STP)/h, 더 바람직하게는 반응기 부피 m3당 14 ∼ 19 m3 (STP)/h이다.
바람직하게는, 퍼지 가스는 99 ∼ 99.9999999 부피%의 순도를 갖는 수소("신선한 수소")로 이루어진다.
명시한 조건 하에서, 산화물 층이 20분 이내에 제거될 수 있음을 발견하였다. HCl 또는 HF를 첨가할 필요가 없다.
산화물 층을 제거하기 위한 퍼지 가스는 HCl, HxSiCl4 -x(x = 0 ∼ 3) 또는 SiH4를 또한 포함할 수 있다.
예를 들어, 다결정 실리콘의 증착을 위한 반응기로부터 오프가스로 배출되고 정제되었으며 퍼지 가스로서 소량의 HCl(0.05 부피%), SiH4(0.15 부피%) 및 H3SiCl(0.1 부피%)을 함유하는, 소모되지 않은 수소를 사용하는 것도 가능할 수 있다.
놀랍게도, 낮은 압력에서, 산화물 층이 제거되는 속도가 극적으로 증가한다. 수소 및 에너지(에너지의 지지체의 가열에 필요함)의 소모가 현저히 저감되었다. 지지체로부터의 산화물 층의 제거에 소요되는 시간이 짧아지면, 총 준비 시간이 감축된다. 반응기 공간-시간 수율이 증가한다.
지지체로부터의 산화물 층의 제거는 오프가스를 발생시키며, 오프가스는 반응기로부터 오프가스 처리 시스템, 특히 오프가스 스크러버(offgas scrubber), 또는 응축 장치로 인도된다.
응축 후에 잔존하는 오프가스의 기체 성분들은 흡착 공정으로 보내질 수 있다. 여기서, 수소는 기체 스트림의 임의의 존재하는 다른 성분들로부터 분리되어, 예를 들어, 증착 공정으로 되돌려 보내진다. 잔존하는 성분들은 추가의 응축 공정에서 액체 및 기체 성분으로 분리될 수 있다.
응축 시스템은 수소의 소모량이 스크러버를 사용할 때보다 결과적으로 50% 낮기 때문에 장점이 있다. 소모된 수소는 바람직하게는 신선한 수소로 교체된다.
수소를 이용하여 제거한 산화물 층은 불순물로서의 기체 순환을 생성하기 때문에, 제조되는 다결정 실리콘의 품질에 악영향을 미칠 수 있다는 것은 단점이다. 이 이유로, 응축 시스템의 이용은 덜 바람직하다.
오프가스 스크러버를 사용하는 경우, 반응기의 배출구에 있는 퍼지 수소는 액체 흡수 매질, 바람직하게는 물을 갖는 오프가스 스크러버 내로 도입된 다음, 자유 대기로 방출된다. 공식적인 규정에 따라서, 오프가스 스크러버를 생략하고 오프가스를 대기에 직접 방출할 수도 있다.
응축 시스템을 이용하는 경우, 오프가스(반응기 배출구에 있는 퍼지 수소)는 다수의 단계에 걸쳐 상이한 냉각 매질, 예를 들어 물, 염수, 프레온 등으로 냉각되어, 압축된다. 이후, 이렇게 세정된 오프가스는 공급 가스로서 반응기에 다시 공급될 수 있다.
바람직하게는, 수소를 포함하는 분위기에 지지체가 노출될 때의 시스템 압력(0.1 ∼ 5 barg)은 스크러버 압력보다 더 크고 응축 압력보다 더 작다.
바람직하게는, 스크러버 압력은 0.0 barg 초과 0.3 barg 미만이다.
바람직하게는, 응축에서의 압력은 5.0 barg 초과이다.
표 1은 두 비교예(오프가스 스크러버/응축)와, 본 발명의 실시예 1 및 2에 있어서의 처리 모드를 제시한다.
비교예 1 비교예 2 실시예 1(2)
3 압력 스윙,
3×80 m3 (STP) / 신선한 H2 공급		 3 압력 스윙,
3×80 m3 (STP) / 신선한 H2 공급		 3(또는 4) 압력 스윙,
3×(또는 4×) 80 m3 (STP) / 신선한 H2 공급
180 m3 (STP)/h H2로
80분간 산화물 제거,
오프가스는 오프가스 스크러버로 공급됨		 180 m3 (STP)/h H2로
80분간 산화물 제거,
오프가스는 응축 시스템으로 공급됨		 36 m3 (STP)/h로
12(6)분간 산화물 제거,
오프가스는 오프가스 스크러버로 공급됨
로드 온도 1100℃∼1200℃ 로드 온도 1100℃∼1200℃ 로드 온도 1100℃∼1200℃
산화물 제거에서 소모된 H2의 총합 240 m3 (STP) 산화물 제거에서 소모된 H2의 총합 240 m3 (STP) 산화물 제거에서 소모된 H2의 총합 7(4) m3 (STP)
압력 스윙 + 산화물 제거에서 소모된 H2의 총합
480 m3 (STP)		 압력 스윙 + 산화물 제거에서 소모된 H2의 총합
240 m3 (STP)		 압력 스윙 + 산화물 제거에서 소모된 H2의 총합
247(324) m3 (STP)
T0 획득 시간 0분 T0 획득 시간 0분 T0 획득 시간 68분 = 80-12(선택적인 4차 압력 증가 및 방출에 있어서는 80-6-15)
비교예들은 본 발명에 따르지 않는 2가지 상이한 처리 모드를 나타낸다.
두 처리 모드는 모두, 신선한 수소와 함께 3 압력 스윙(압력 방출 및 증가)으로 출발한다.
퍼지 수소의 공급과 함께, 질소 분위기 하에서 약 5.5 bar gauge의 시스템 압력으로부터 출발하여, 시스템 압력은 약 0.4 bar gauge로 감소한 다음, 다시 5.5 bar gauge로 상승한다. 이 사이클은 약 15분이 소요되고 3회 반복된다.
양쪽 비교예 모두에서, 로드 형상의 지지체로부터 산화물을 완전 제거하기 위해 80분이 필요하다(6 barg에서, 수소 유량 180 m3 (STP)/h, 로드 온도 1100℃ ∼ 1200℃).
비교예 1에서의 오프가스는 오프가스 스크러버로 공급된다. 비교예 2에서는, 응축 시스템이 이용된다.
비교예 2에서는, 비교예 1과 비교하여, 수소 240 m3 (STP)/h가 절약된다.
아니면, 양쪽 비교예 모두는 동일한 시간 요건을 가지며, 뱃치 전환 시간의 개선, 또는 시설 정지 시간(T0)의 감소가 유도되지 않는다.
실시예 1
퍼지 수소의 공급과 함께, 질소 분위기 하에서 약 5.5 bar gauge의 시스템 압력으로부터 출발하여, 시스템 압력은 약 0.4 bar gauge로 감소한 다음, 다시 5.5 bar gauge로 상승한다. 이 사이클은 약 15분이 소요되고 2.5회 반복된다. 따라서, 종결시의 시스템 압력은 0.4 barg이다.
0.4 barg의 압력에서, 수소 유량 36 m3 (STP)/h (180 m3 (STP)/h/7 bara * 1.4 bara), 로드 온도 1100℃ ∼ 1200℃로, 산화물 층은 12분 후에 완전 제거되었다.
이후, 압력은 다시 5.5 barg로 상승하고, 따라서 3차 압력 사이클이 완료된다.
실시예 2
퍼지 수소의 공급과 함께, 질소 분위기 하에서 약 5.5 bar gauge의 시스템 압력으로부터 출발하여, 시스템 압력은 약 0.4 bar gauge로 감소한 다음, 다시 5.5 bar gauge로 상승한다. 이 사이클은 약 15분이 소요되고 3.5회 반복된다. 따라서, 종결시의 시스템 압력은 0.4 barg이다.
실시예 2에서는, 4차 압력 스윙이 있다(지속 시간: 15분).
0.4 barg의 압력에서, 수소 유량 36 m3 (STP)/h (180 m3 (STP)/h/7 bara * 1.4 bara), 로드 온도 1100℃ ∼ 1200℃로, 산화물 층은 6분 후에 완전 제거되었다.
이후, 압력은 다시 5.5 barg로 상승하고, 따라서 4차 압력 사이클이 완료된다.
비교예 1에 비해, 뱃치당, 신선한 수소 233 m3 (STP)/h(실시예 1) 또는 신선한 수소 176 m3 (STP)/h(실시예 2)가 절약된다. 산화물이 완전 제거될 때까지의 시간은 80분에서 12분(실시예 1) 또는 6분(실시예 2)으로 단축된다.
결과적으로, 뱃치 전환 시간은 실시예 1에서는 68분까지, 그리고 실시예 2에서는 59분까지 단축된다. 이는 상응하는 공장 생산율 증가를 수반한다.
[발명의 효과]
본 발명에 따르면, HCl를 첨가하는 일 없이 산화물을 제거할 수 있는 다결정 실리콘의 제조 방법이 제공된다.

Claims (8)

  1. 수소 및 실리콘 함유 성분을 포함하는 반응 가스가 반응기 내에 도입되고, 반응기가 실리콘으로 이루어진 1 이상의 지지체를 포함하며, 지지체가 전류의 직접 통과에 의해 가열되고, 실리콘 함유 성분이 분해되며, 다결정 실리콘이 1 이상의 지지체 상에 증착되는 다결정 실리콘의 제조 방법으로서,
    실리콘으로 이루어진 1 이상의 지지체는 산화물 층을 가지며, 산화물 층은, 1 이상의 지지체 상의 다결정 실리콘의 증착 개시 전에, 1 이상의 지지체를 1100℃ ∼ 1200℃의 온도까지 가열하고 지지체를 0.1 ∼ 5 barg의 시스템 압력에서 수소를 포함하는 분위기에 노출시키며, 수소를 포함하는 퍼지 가스를 반응기에 공급함으로써 제거되는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서, 시스템 압력은 0.1 ∼ 1 barg인 제조 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 반응기 부피를 기준으로 한 퍼지 가스 유량이 반응기 부피 m3당 10 ∼ 25 m3 (STP)/h인 제조 방법.
  4. 제3항에 있어서, 반응기 부피를 기준으로 한 퍼지 가스 유량이 반응기 부피 m3당 14 ∼ 19 m3 (STP)/h인 제조 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 퍼지 가스는 HCl, HxSiCl4 -x(x = 0 ∼ 3) 및 SiH4로 이루어진 군으로부터 선택된 소량의 1 이상의 가스, 및 수소를 포함하는 것인 제조 방법.
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 퍼지 가스는 99 ∼ 99.9999999 부피%의 순도를 갖는 수소인 제조 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 1 이상의 지지체로부터의 산화물 층의 제거는 20분 이내에 실시되고, 퍼지 가스는 1 이상의 지지체로부터의 산화물 층의 제거가 종료된 후에 공급되는 것인 제조 방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 산화물 층의 제거는 오프가스를 발생시키고, 오프가스는 오프가스 처리 시스템 또는 응축 장치로 공급되며, 산화물 층의 제거 동안의 반응기의 시스템 압력에 비해, 오프가스 처리 시스템 내의 시스템 압력은 더 작고, 응축 장치 내의 시스템 압력은 더 큰 것인 제조 방법.
KR1020167024386A 2014-02-03 2015-01-22 다결정 실리콘의 제조 방법 KR101895700B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102014201893.5A DE102014201893A1 (de) 2014-02-03 2014-02-03 Verfahren zur Herstellung von polykristallinem Silicium
DE102014201893.5 2014-02-03
PCT/EP2015/051284 WO2015113894A1 (de) 2014-02-03 2015-01-22 Verfahren zur herstellung von polykristallinem silicium

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20160117589A true KR20160117589A (ko) 2016-10-10
KR101895700B1 KR101895700B1 (ko) 2018-09-05

Family

ID=52395076

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020167024386A KR101895700B1 (ko) 2014-02-03 2015-01-22 다결정 실리콘의 제조 방법

Country Status (10)

Country Link
US (1) US10150675B2 (ko)
EP (1) EP3102539A1 (ko)
JP (1) JP6250827B2 (ko)
KR (1) KR101895700B1 (ko)
CN (1) CN105980304B (ko)
CA (1) CA2938453C (ko)
DE (1) DE102014201893A1 (ko)
MY (1) MY176276A (ko)
TW (1) TWI546426B (ko)
WO (1) WO2015113894A1 (ko)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018108257A1 (de) * 2016-12-14 2018-06-21 Wacker Chemie Ag Verfahren zur herstellung von polykristallinem silicium
CN110571151B (zh) * 2019-09-02 2021-10-26 武汉新芯集成电路制造有限公司 多晶硅层的制作方法、闪存及其制作方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3328199A (en) * 1960-01-15 1967-06-27 Siemens Ag Method of producing monocrystalline silicon of high purity
JP2003306321A (ja) * 2002-04-11 2003-10-28 Sumitomo Titanium Corp 多結晶シリコン及びその製造方法

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1202771B (de) * 1960-01-15 1965-10-14 Siemens Ag Verfahren zum Herstellen von hochreinem einkristallinem Silicium
DE1147567B (de) * 1960-01-15 1963-04-25 Siemens Ag Verfahren zum Gewinnen von insbesondere einkristallinem, halbleitendem Silicium
DE1202711B (de) * 1961-12-14 1965-10-07 Rose Brothers Ltd Vorrichtung zum Zusammenfuehren und Foerdern von flachen Warenstuecken, insbesondere Suesswarenstuecken
DE1238449B (de) * 1962-06-15 1967-04-13 Siemens Ag Verfahren zum Herstellen von einkristallinem Silicium
JPS52151616A (en) * 1976-06-12 1977-12-16 Komatsu Denshi Kinzoku Kk Producing method and apparatus of bar form high purity silicon
DE2854707C2 (de) 1978-12-18 1985-08-14 Wacker-Chemitronic Gesellschaft für Elektronik-Grundstoffe mbH, 8263 Burghausen Vorrichtung zur thermischen Zersetzung gasförmiger Verbindungen und ihre Verwendung
US5352636A (en) 1992-01-16 1994-10-04 Applied Materials, Inc. In situ method for cleaning silicon surface and forming layer thereon in same chamber
DE19608885B4 (de) 1996-03-07 2006-11-16 Wacker Chemie Ag Verfahren und Vorrichtung zum Aufheizen von Trägerkörpern
KR100210261B1 (ko) * 1997-03-13 1999-07-15 이서봉 발열반응을 이용한 다결정 실리콘의 제조 방법
JP4554435B2 (ja) * 2005-05-23 2010-09-29 株式会社大阪チタニウムテクノロジーズ 多結晶シリコン洗浄方法
DE102006037020A1 (de) * 2006-08-08 2008-02-14 Wacker Chemie Ag Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von hochreinem polykristallinem Silicium mit reduziertem Dotierstoffgehalt
JP5509578B2 (ja) 2007-11-28 2014-06-04 三菱マテリアル株式会社 多結晶シリコン製造装置及び製造方法
CN101660210A (zh) * 2009-09-03 2010-03-03 无锡中彩科技有限公司 硅芯洁净工艺
JP5751748B2 (ja) * 2009-09-16 2015-07-22 信越化学工業株式会社 多結晶シリコン塊群および多結晶シリコン塊群の製造方法
DE102009044991A1 (de) 2009-09-24 2011-03-31 Wacker Chemie Ag Stabförmiges Polysilicium mit verbesserter Brucheigenschaft
JP2011139987A (ja) * 2010-01-07 2011-07-21 Tokuyama Corp パージ排ガスの処理方法及び水素源としての使用
US20110206842A1 (en) * 2010-02-25 2011-08-25 Vithal Revankar CVD-Siemens Reactor Process Hydrogen Recycle System
DE102010042869A1 (de) 2010-10-25 2012-04-26 Wacker Chemie Ag Verfahren zur Herstellung von polykristallinen Siliciumstäben
CN102205967A (zh) * 2011-04-29 2011-10-05 宁夏阳光硅业有限公司 一种节能多晶硅还原炉及多晶硅的制造方法
DE102011078676A1 (de) * 2011-07-05 2013-01-10 Wacker Chemie Ag Verfahren zur Produktion von Polysilicium

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3328199A (en) * 1960-01-15 1967-06-27 Siemens Ag Method of producing monocrystalline silicon of high purity
JP2003306321A (ja) * 2002-04-11 2003-10-28 Sumitomo Titanium Corp 多結晶シリコン及びその製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
WO2015113894A1 (de) 2015-08-06
KR101895700B1 (ko) 2018-09-05
DE102014201893A1 (de) 2015-08-06
CN105980304A (zh) 2016-09-28
JP2017504557A (ja) 2017-02-09
EP3102539A1 (de) 2016-12-14
US20170001869A1 (en) 2017-01-05
TWI546426B (zh) 2016-08-21
TW201531602A (zh) 2015-08-16
CA2938453C (en) 2018-01-02
JP6250827B2 (ja) 2017-12-20
CA2938453A1 (en) 2015-08-06
MY176276A (en) 2020-07-27
CN105980304B (zh) 2018-02-09
US10150675B2 (en) 2018-12-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2523944T3 (es) Fragmento de silicio policristalino pobre en sustancias dopantes
EP2786963B1 (en) Production method for polycrystalline silicon, and reactor for polycrystalline silicon production
JP5339945B2 (ja) 多結晶シリコンの製法
KR20120025995A (ko) 다결정 실리콘을 제조하는 방법
EP3476803B1 (en) Polycrystalline silicon rod and method for producing same
KR101239869B1 (ko) 파단성이 개선된 봉형 폴리실리콘
KR20130072126A (ko) 다결정 실리콘
KR101895700B1 (ko) 다결정 실리콘의 제조 방법
KR101731410B1 (ko) 다결정 실리콘의 증착 방법
US20120211023A1 (en) Method for Removing Deposits
KR20140048034A (ko) 다결정 실리콘의 증착 방법
KR102326287B1 (ko) 다결정 실리콘의 제조 방법
JP5642755B2 (ja) 多結晶シリコンを析出させるための装置及び方法
EP3584219A1 (en) Core wire for use in silicon deposition, method for producing said core wire, and method for producing polycrystalline silicon
JP2021500305A (ja) クロロシランから不純物を除去するための方法及び装置
JP5370209B2 (ja) シリコンエピタキシャルウェーハの製造方法
JPS58185426A (ja) 高純度シリコンの製造方法
JPH11180710A (ja) シリコンインゴット製造装置
JPH11180709A (ja) 高純度シリコンインゴットの製法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant